Преимущества и недостатки ветряной электростанции для дома

Постепенно взгляды людей на проживание в городской квартире меняются в пользу частного дома. Не секрет, что экология в городах очень плохая. С внедрением различного оборудования комфорт своего дома стал значительно выше: экологичное окружение, собственный участок и возможность не зависеть от коммунальных служб. А с применением ветровой генерации добавляется возможность экономии электроэнергии.

Что такое ветровая электростанция

Первое, без чего нельзя обойтись, это, конечно, электричество. Неоценимую помощь в этом могут оказать ветровые электростанции для дома. Преобразовывая энергию ветра в электрический ток, в ветреный день она даёт возможность без ограничения пользоваться бытовыми приборами.

Обычно под таким устройством подразумевается несколько ветрогенераторов, которые объединены в одну систему. Но для частного дома большое количество ветряков необязательно.

Для монтажа заводского ветрогенератора лучше привлечь специалистов в этой области. Они сами предложат схему станции, более подходящую для вашего дома, выберут место для установки мачты, оптимальную высоту, все установят и запустят.

Составляющие и принцип работы

При покупке нужно выбрать такой генератор, чтобы его КПД соответствовало предъявляемым требованиям. Обычно ветряной электрогенератор состоит из:

  • ветровой установки с ротором;
  • контроллера заряда;
  • аккумуляторных батарей;
  • инвертора.

Принцип работы достаточно прост. Поток ветра вращает лопасти ротора, насаженные на вал генератора, при этом вырабатывается электрический ток. Далее, ток накапливается в аккумуляторах, из которых через инвертор потребляется в нужном виде бытовыми приборами.

Ветряки, используемые в частном доме

В бытовом применении встречаются несколько типов ветрогенераторов для дома:

  • Горизонтальный (напоминает обычный флюгер, установленный на крыше. Такой вид обладает повышенным коэффициентом полезного действия, и по цене более доступен).
  • Вертикальный (лопасти изготовлены в виде турбин, поэтому направление ветра, для этого устройства, не имеет значения. Имеет сравнительно компактные размеры, но стоимость значительно выше).

При необходимости получить большое количество энергии на небольшом участке, ветровые станции объединяют генераторы с различным расположением осей.

Устройства автономного электроснабжения дома имеют довольно значительную цену. Устанавливают их преимущественно в регионах, где преобладают сильные ветра, нет возможности подключиться к электросетям.

В местах где использование ветровой электростанции является единым используемым источником энергии, а ветреных дней мало, используют солнечные батареи совместно с ветряком. Такой тандем вполне может обеспечить ваше жилище электроэнергией. Если ветрогенератор ввиду отсутствия достаточного ветра не справляется со своей задачей, аккумуляторы заряжаются от солнечных батарей.

Недостатки и преимущества станций

Основной плюс ветровых установок это их экологичность, при постоянной работе они не выделяют вредных веществ. Автономность также играет решающую роль в выборе используемого автономного источника энергии. Простота в обслуживании, износостойкость деталей устройства позволяет работать длительное время без замены.

Недостатками является в первую очередь высокая цена оборудования. Не каждая семья может позволить себе приобрести систему электроснабжения, полностью соответствующую заданным параметрам. Автономная ветровая электростанция эффективно будет работать только в ветреный день если есть аккумуляторные батареи большой ёмкости и мощный инвертор. Чтобы избежать неприятностей в безветренные дни, нужно иметь дополнительные источники энергии, что влетит в копеечку, а это также определённый минус устройства.

При отсутствии возможности приобрести заводской комплект ВЭС, народные умельцы нашли выход в создании электроветрогенераторов своими руками. Самодельный ветряк для частного дома обойдётся значительно дешевле, главное, приобрести хороший аккумулятор способный держать заряд длительное время. Наиболее лёгким в изготовлении для домашнего использования будет ветряк с вертикальной осью вращения. Он не требует создания мощной опоры, и может устанавливаться без специальной мачты просто на крыше дома.

Такой домашний ветрогенератор не в состоянии обеспечить ваш дом полностью требуемой электроэнергией, но в его силах обеспечить электропитанием некоторые бытовые приборы.

Ветровая электростанция вырабатывает электричество с помощью специальных генераторов в виде ветряных турбин, работающих на энергии ветра. Именно такая энергия классифицируется как экологическая, потому что не используется топливо, полученное в процессе горения.

Как устроена ветровая электростанция

Ветряная электростанция содержит генератор, в котором энергия, вырабатываемая вращением ротора превращается в электрическую энергию. Ротор вращается с помощью винта или турбины. Чем больше генератор, тем больше энергии ветра он будет преобразовывать в электричество. Размер генератора должен соответствовать размеру винта или турбины. Если он будет слишком большим, то это будет препятствовать запуску при слабом ветре.

Преимущества и плюсы ветровых электростанций

  • Бесплатная возобновляемая энергия. Энергия ветра является возобновляемой и бесплатной. Ветряки не выделяют CO2 или других вредных веществ. Ветер является идеальным и бесконечным источником энергии. Строительство большего количества ветряных электростанций приводит к сокращению возникновения электростанций, которые выбрасывают в атмосферу вредные вещества.
  • Разнообразие. Использование энергии ветра, способствует разнообразию источников энергии и позволяет минимизировать зависимость от обычных электростанций или других типов получения энергии.
  • Будущее. У энергии ветра есть будущее! Создание новых ветряных электростанций приводит к технологическому развитию, техническим инновациям и созданию новых рабочих мест.
  • Снижающиеся затраты. Затраты на получение энергии от ветра значительно снизились в последние годы. За последние двадцать лет стоимость снизилась на целых 80%, что делает этот вид энергии в настоящее время наиболее прибыльным из всех типов электростанций.
  • Дополнительная прибыль. Владелец участка, на котором находятся ветряные электростанции, может рассчитывать на прибыль от предоставления этой земли в аренду, поскольку фактическая площадь, необходимая для электростанции невелика. Кроме того, землю, на которой располагается электростанция можно использовать в сельском хозяйстве (для выращивания разных культур) так как станции не имеют вредных выбросов.
  • Благоразумие. Срок службы такой электростанции в среднем составляет 20-30 лет, и после ее демонтажа не остается никаких следов — ни в ландшафте, ни в атмосфере.
  • Эффективность. Процесс эксплуатации ветровых станций довольно прост, время сборки очень короткое, а также затраты на эксплуатацию и обслуживание также довольно низкие. Электростанция производит в 85 раз больше энергии, чем потребляет. Также она имеет относительно небольшие потери при транспортировке энергии.
  • Принятие. Настройка ветровой электростанции пользуется общественным признанием. Подавляющее большинство людей понимают и поддерживают преимущества использования этого вида энергии.

Недостатки ветровых электростанций

  • Инвестиционные затраты. Ветряные электростанции влекут за собой большие инвестиционные затраты. Однако в настоящее время цены на строительство ветряных электростанций постоянно снижаются благодаря новым достижениям в области технологий.
  • Непостоянство. Сила энергии ветра не постоянна, это вызывает колебания в выработке энергии. Ветер не всегда предсказуем, его даже может не быть несколько дней. Это означает, что ветряные турбины не производят одинаковое количество электроэнергии на протяжении всего времени. Иногда это приводит к полному отсутствию электричества.
  • Опасность для птиц. Ветряные электростанции неблагоприятно воздействуют на окружающую среду, и на живые организмы. Они имеют мощные движущиеся элементы, которые могут убивать птиц и летучих мышей. Особенно это опасно в периоды миграции птиц. Однако это происходит редко, а также существует правило, которое гласит, что нельзя строить ветряные электростанции на миграционных маршрутах.
  • Шум. Ветряные электростанции могут создавать шумы. Они являются источниками постоянных низкочастотных шумов. Эти низкочастотные шумы, создаваемые турбинами (около 40 дБ) и неслышимый инфразвук, могут вызывать у человека усталость.
  • Помехи. Некоторые ветряные электростанции с большим диаметром лопастей и высокой скоростью вращения могут вызывать радиолокационные помехи, а также влиять на телевизионный сигнал.
  • Влияние на здоровье. Ветряные электростанции имеют негативное влияние на здоровье людей, живущих рядом с ними. Вследствие их влияния у человек может возникнуть так называемый синдром ветряных турбин (проблемы со сном, концентрацией, головные боли и головокружение), поэтому рекомендуется размещать ветряные электростанции на расстоянии не менее 2,5 — 3 км от жилых зданий;
  • Затраты на размещении. Одно из наиболее подходящих мест для размещения ветряных электростанций это недалеко от берега. Но земля у побережья, как известно, обычно очень дорогая.
  • Нуждаются в поддержке. Ветряные электростанции производят электроэнергию около 30% времени и должны поддерживаться электростанциями, работающими например, на угле, которые в свою очередь продуцируют вредные выбросы.
  • Снижение стоимости земли и недвижимости. Исследования показали, что стоимость недвижимости, расположенной в радиусе 1,6 км от ветряных станций, может существенно снижаться;
  • Последствия. Расходы, связанные с мелиорацией земель и ликвидацией фундамента ветряков после окончания работы станции.
  • Рабочие места. Возведение станций влияет на сокращение количества рабочих мест, для обслуживания дюжины ветряных мельниц требуется всего один человек;

Какой можно сделать вывод

Сторонники возобновляемой энергии выступают за строительство домашних ветряных электростанций, где только могут. Противники утверждают, что ветроэлектростанции оказывают неблагоприятное воздействие на окружающую среду. Это вечный спор консерваторов с новаторами. Поэтому здесь уже каждый сам для себя решает, будет ли он инвестировать в свое будущее или продолжит пользоваться старыми и понятными методами, которые проверены временем.

Преимущества ветроэлектростанций

  • Ветер — возобновляемый и практически неисчерпаемый источник энергии.
  • Ветроэлектростанции не производят угарного газа (СО), углекислоты (С02) и окислов азота и серы, пылевых загрязнителей и других вредных отходов.
  • Построенную крупную ветряную турбину сравнительно легко и дешево обслуживать.
  • Ветроэлектростанции способны снизить зависимость от природного топлива, гидроресурсов и атомных реакторов для производства электричества.
  • Крупные ветряные турбины можно широко расположить на местности. Это позволяет разнести источники электроэнергии по регионам и помочь созданию нечувствительной к сбоям системы электроснабжения (защищенной от катастрофических сбоев и терактов).
  • Ветроэнергетика может использоваться как дополнительный источник энергии наряду с иными способами производства электричества. Это диверсифицирует систему электроснабжения страны.
  • Крупные ветряные турбины можно размещать на офшорных платформах — на крупных озерах, в океане, так же как и на земле.
  • Даже самые крупные ветряные турбины занимают мало места, ив местах их расположения можно осуществлять другую деятельность — заниматься сельским хозяйством или скотоводством, например.

Недостатки ветроэлектростанций

  • Ветер — неустойчивый источник энергии. Его показатель производительности ниже, чем у подавляющего большинства других источников энергии (В районах, где ветер дует редко и не обладает большими скоростями, строить ВЭУ вообще нецелесообразно.).
  • Гроза, ураган или снежный буран могут повредить или разрушить крупную ветряную турбину.
  • Некоторым людям вид крупных ветряных турбин не нравится.
  • Ветряные турбины производят шум. Однако даже на небольшом расстоянии от башни шум, производимый лопастями и турбиной, редко бывает слышнее, чем шум ветра.
  • Крупные ветряные турбины иногда ранят и убивают птиц. Эту проблему можно частично решить за счет разумного выбора месторасположения ветроэнергостанции и за счет размещения самих турбин таким образом, чтобы они не находились близко друг от друга и чтобы их лопасти не вращались в одной плоскости.
  • Энергия ветра не сможет сама по себе удовлетворить потребности в электричестве города, штата или государства целиком. Лучше всего использовать ее в качестве вспомогательного источника, в комбинации с природным топливом, гидроресурсами и атомными реакторами.
  • Районы с постоянными ветрами, которые подходят для строительства ветроэлектростанции, как правило, находятся вдали от населенных центров, требуя строительства протяженных линий электропередачи.

Вопрос

Почему энергия ветра не используется шире? Если построить ветряные турбины по всем подходящим районам США, то хотя бы в некоторых из них в любой момент времени будет дуть хороший ветер. Если объединить все турбины в единую сеть, то мы получим постоянный и надежный источник электричества, разве нет?

Ответ

Теоретически — да. В любой данный момент времени на территории США найдется несколько районов, где ветер дует с оптимальной для работы ветряных турбин скоростью. Проблема состоит в том, чтобы эффективно доставлять выработанную электроэнергию до конечных потребителей. Некоторые из них неизбежно будут оказываться слишком далеко от работающих электрогенераторов, чтобы передача им электроэнергии была эффективной. Пока еще не существует технологий, позволяющих сохранять выработанное за счет энергии ветра электричество в количествах, достаточных для регулярного электроснабжения городов и населенных пунктов.

Использование сил природы для извлечения собственной выгоды является показателем развитости человека. В частности это касается применения силы ветра для собственных нужд. Очень давно человек не имел ни малейшего представления о физике и о перемещении воздушных масс вдоль плоскости земной поверхности, но использовать силу ветра в виде тяговой силы для судоходства человек научился вместе с изобретением паруса. Далее закономерным продолжением развития ученой мысли стало появление ветряков или ветряных мельниц.

Следующий глобальный прорыв в процессе контроля воздуха и ветра наступил в конце 19 века, когда на свет появилась первая ветряная электростанция. Проблема, которая привела к поискам альтернативного источника энергии, заключается в желании сэкономить, поскольку каждый год наблюдалось повышение цен на прочие виды топливных ресурсов.


Использование ветрогенераторов сегодня является очень распространенным способом получения электрической энергии, а современный ветряк известен каждому школьнику. Лидерами в количестве применяемых ветряных электростанций являются Соединенные Штаты Америки и Китай, но другие страны также понимают, что преимущество ветровых электростанций заключается в возможности получения дешевой энергии и эта отрасль энергетики получает значительное развитие.

Установка ветряка стоит намного ниже, чем проведение ЛЭП или подключение к уже существующей. При этом невысокая стоимость энергии ветра и простота, позволяющая самостоятельно изготовить простейший ветряк, делает ветряные электростанции популярными среди простых обывателей.

Назначение ветряных электростанций

Для удовлетворения ежедневной потребности потребителя требуется эксплуатация оборудования, которое способно выдавать до 10 кВт электроэнергии. При этом идеально смонтированная ветряная система должна состоять из нескольких ветрогенераторов, которые аккумулируют энергию в общую батарею. Это позволяет корректировать выходную мощность аккумулятора, подключая дополнительные или отключая лишний ветряк.


Бесперебойного снабжения энергией можно добиться при монтировании автономного комплекса. Но тут всплывает проблема и основной недостаток современной ветряной электростанции в сравнении с ТЭС, которая заключается в стабильности потока ветра для вырабатывания энергии постоянной мощности. Во избежание проблем многие комплексы оснащаются дополнительными или резервными источниками питания в виде дизельных или бензиновых генераторов, которые могут автоматически отключаться или подключаться в зависимости от силы ветра.

Принцип действия и конструкция ветряных электростанций

Чтобы понять, какими преимуществами обладают ветровые электростанций, следует знать принцип их работы и конструктивные особенности. В основу работы подобного устройства положено использование силы ветра, посредством которой вращаются лопасти колеса, передающего движение на вал генератора при помощи сложной системы передаточных звеньев. В зависимости от конструктивных особенностей конкретной системы энергия ветра может передаваться на электрический генератор или питать водяной насос. Зная простейшие законы физики, можно сформулировать условие максимизации получаемой энергии.

Количество получаемой от генератора энергии находится в пропорциональной зависимости от диаметра колеса и лопастей ветряка. Иными словами, чем больший поток ветра, тем быстрее начинает крутиться вал генератора и большее количество энергии вырабатывается.

Но руководствоваться лишь одним размером при выборе ветряка было бы ошибочным, поскольку на разных высотах потоки воздуха ведут себя по-разному. Именно в силу этого, при проектировании ветряных электростанций особое внимание уделяется особенностям рельефа местности.

Проблемы эксплуатации ветряных электростанций заключаются в необходимости порой установки очень высоких мачт, поскольку на большей высоте наиболее потоки воздуха более стабильны, а ближе к поверхности земли их сила сокращается. Эксплуатация тепловой электростанции (ТЭС) лишена подобного ограничения, поскольку для ее нормальной работы требуется только наличие топлива.

Конструктивно все ветряные электростанции подразделяются на три типа: пропеллерные, барабанные и карусельные. Различие по типам заключается в расположении стабилизаторных лопастей и вращающегося вала относительно потока ветра. Наиболее экономичным типом является пропеллерный, где лопасти располагаются в горизонтальной плоскости по отношению к направлению ветра. В двух других случаях вал генератора располагается вертикально. Барабанные и карусельные ветряки обычно устанавливаются в местностях, где роза ветров не играет существенной роли.

Ветровые электростанции: преимущества и недостатки

При выборе альтернативного источника энергии в виде установки ветряной станции возникает вопрос: Какими преимуществами обладают ветровые электростанции по сравнению с тепловыми?

  • Простота конструкции, что позволяет обслуживать и эксплуатировать подобные объекты людям, не имеющим специального образования;
  • Неиссякаемость источника вырабатываемой энергии. Самое главное преимущество ветровых электростанции на тепловыми в том, что для их работы используется энергия ветра, который относится к возобновляемым источникам. Эксплуатация тепловых станции (ТЭЦ) требует постоянного использования топлива, а ветер есть всегда;
  • Экономичность. Использование ветряной станции это уникальный случай получения максимальной выгоды при минимальных затратах. Один генератор способен выдавать от 10 до 1000 Вт;
  • Экологичность. Для работы ветряка не требуется переработки топлива, а соответственно не загрязняется атмосфера.

Преимущества ветровых электростанций по сравнению с ТЭС также включают в себя компактность, автономность, доступность.

Но, несмотря на преимущества ветровых электростанций по сравнению с тепловыми, они обладают рядом недостатков.

Какими недостатками обладают современные ветровые электростанции?

  1. Ветряная зависимость. Этот недостаток вытекает из преимущества, поскольку при отсутствии ветра выработка энергии полностью прекратится;
  2. Создание помех для радиосвязи и телекоммуникации;
  3. Изменение естественного ландшафта;
  4. Большая площадь, требуемая для установки целого блока генераторов;


В любом случае, если провести тщательный анализ, то можно прийти к выводу, что применение ветряных электростанций обладает большим количество плюсов, нежели минусов и является на настоящий момент самым простым и эффективным способом получения электрической энергии.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.